中國農(nóng)業(yè)大學揭示黃瓜局部生長素分布和花器官發(fā)生的調(diào)控機制

2021 年2 月23 日，PNAS在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)大學眭曉蕾教授研究組和中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉所王長林完成的題為“Transcriptional control of local auxin distribution by the CsDFB1-CsPHB module regulates floral organogenesis in cucumber”的研究論文。該項研究揭示了CsDFB1-CsPHB 分子模塊調(diào)控黃瓜局部生長素分布和花器官發(fā)生的分子機制。

該研究發(fā)現(xiàn)，黃瓜中的一個類半胱氨酸蛋白酶抑制劑蛋白CsDFB1（DEFORMED FLORAL BUD1）可作為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子調(diào)節(jié)黃瓜局部生長素的分布。CsDFB1 在花分生組織、花原基和維管系統(tǒng)中強烈表達。RNAi 介導(dǎo)的CsDFB1沉默會導(dǎo)致花器官和維管束數(shù)量顯著增加，并伴隨著生長素的明顯積累。相反地，CsDFB1的過表達導(dǎo)致花器官數(shù)量顯著減少，維管模式以及器官融合發(fā)生明顯缺陷，同時生長素積累減少。

進一步研究發(fā)現(xiàn)，HD-ZIP III 轉(zhuǎn)錄因子CsPHB（PHABULOSA）與CsDFB1有著相同的表達模式，并且CsPHB 可與CsDFB1 發(fā)生互作。CsPHB的過表達增加了莖尖中生長素的積累，并誘導(dǎo)了類似于CsDFB1-RNAi 株系的表型。此外，CsPHB調(diào)控植物生長素生物合成基因YUCCA2和植物生長素外排載體PIN-FORMED1的表達，而CsDFB1 與CsPHB 互作減弱了CsPHB轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用，因此在植物生長素的分布中起著舉足輕重的作用。